智能家居控制系统设计分析

智能家居控制系统设计分析 本文关键词：控制系统，智能家居，分析，设计

智能家居控制系统设计分析 本文简介：摘要：智能家居系统是一种在融合了个性需求的基础上，将计算机技术、网络通讯技术、医疗电子技术等先进现代化技术，依据人体的工程学原理，融入日常家居生活，并使用网络化的综合智能控制和管理的创新家居生活体验方式。本文主要分析了物联网智能家居的系统结构，并研究了基于物联网的智能家居控制系统的总体设计方案。关键

智能家居控制系统设计分析 本文内容：

摘要：智能家居系统是一种在融合了个性需求的基础上，将计算机技术、网络通讯技术、医疗电子技术等先进现代化技术，依据人体的工程学原理，融入日常家居生活，并使用网络化的综合智能控制和管理的创新家居生活体验方式。本文主要分析了物联网智能家居的系统结构，并研究了基于物联网的智能家居控制系统的总体设计方案。

关键词：物联网；智能家居控制系统；设计

随着现代社会科学技术的飞速发展，先进的科技产品已经被广泛地运用到了人们的日常生活中，人们对于生活中的家居要求也变得越来越高。智能家居的概念是在20世纪80年代由全美住宅建造商协会首次提出的。智能家居也称之为智能建筑、家庭自动化、智慧家庭、数字家庭和网络家庭等，最初的作用是为了能够将家中的通信设备、家用电器和安防设备通过家庭总线系统连接到家庭的智能系统上，从而实现集中的监管和控制，使家庭环境更加舒适和安全。

一、物联网智能家居的系统结构

（1）感知控制层。感知控制层是物联网智能家居基础，主要承担着感知物体信息的功能，一般情况下，感知控制层是由ZigBee和CC2530传感器节点组成的无线传感器网络，采集物体信息时需要嵌入物体的传感节点，通过ZigBee协议将采集到的数据进行上传以及通信，在传感器模块采集到的数据需要通过RF射频才能够传送至汇聚端。如智能家居的传感器能够检测室内的可燃气体浓度，确保室内的安全[1]。（2）接入层。感知控制层所采集到的数据需要通过接入层才能将数据传输到互联网，乃至服务管理层，因此接入层相当于智能网关，集成了多种协议，并通过ZigBee协议上传数据，以及通过TCO/IP协议和互联网进行相互通讯的。智能网关不仅能够存储传感器上的最近数据，还能够使用户查询住宅信息时更加方便，不过智能网关的内存有限，因此要想进行数据存储就需要将数据上传至服务管理层。（3）互联网层。物联网其实就是指物物相连的网络，能够利用互联网层将物体的信息传输给外界，而互联网即是一种计算机通讯的网络。通过WIFI或网线的接口，智能网关就能够与互联网相连，从而给服务管理层传输数据，目前WIFI技术已经是一种较为成熟的技术，被广泛应用于网络通讯中[2]。（4）服务管理层。服务管理层最主要的特点就是具备了海量的数据存储和处理能力，传统的服务管理层就是单台的服务器，而随着物联网的发展，物联网已经成为了大数据的重要来源之一。而云计算是当前使用最为广泛的一种大数据处理和存储模式，集合了分布式计算、网络存储、并行计算、负载均衡和虚拟化等多种技术，通过虚拟化技术和分布式存储技术就能够实现多对一伙一对多的服务模式。（5）应用层。应用层主要是指用户对家居进行控制的PC机、平板电脑或手机等浏览器和APP，用户能够通过应用层进行服务管理层的访问，并将命令传输给服务管理层。当服务管理层对命令进行解析后，就能够通过互联网发送给智能网关，并最终通过传感器节点来控制家居设施，目前的主流操作系统主要有安卓、苹果和windows。

二、总体框架设计

（一）总体结构和模块

（1）常见的家用电器。智能控制终端能够提供多个接口给家用电器，并且能够自动为设备配置一个唯一的ID，从而实达到插即用的效果，并实现设备的集中控制[3]。（2）安防设备。智能控制终端需要和家庭的安全监控设备相互连接，从而使用户能够通过控制终端的反馈受到相应的报警信息，随时查看家里的状态，做好相应的准备。（3）家用医疗设备。控制终端应当设置一个专门的外部接口来连接家用医疗设备，从而实现远程的医疗会诊和病人监控等功能。（4）设备接口。RS-485总线是连接家用电器、安防设备和家用医疗设备的重要设备，因此每个设备都应当分配一个唯一的访问ID，集中控制和管理设备。（5）远程监控。远程监控能够让用户通过互联网和GPRS网络进行远程监控，家里的报警信息都能够利用GRPS以短信的形式通知用户，使用户更加了解家里的设备状况，保证用户的财产安全。（6）人机交互。人机交互主要包括了遥控、显示、语音提示和时钟等部分，优秀的人机交互设计能够给用户带来更加便利的智能化体验。

（二）主要硬件选型

（1）核心处理器。飞利浦的LPC2378是基于32位实时仿真的ARM7TDMI-S内核结构，不仅性价比高，而且具有丰富的接口，非常适合进行网络协议的转换，并且具备了多设备接口的应用程序，能够满足智能家居控制系统的大量接口需求。（2）RS-485总线。家居设备必须通过微控制器、检测电路和电流调理电路来接入RS-485网络，而SN75176芯片能够将单片机中的串行接口转换成为RS-485接口，从而将家具电器和嵌入式开发版进行串口通信，不仅不就成本低、传输距离远等特点，还具有高实用性和经济型，满足了大部分智能家居电器的需求。（3）远程报警。远程报警主要分为采集终端、监控中心和GPS服务中心，为了确保智能家居控制系统的安全性，远程报警需要具备较高的实用性和可靠性。其中GPRS模块可以使用SIM300CZ模块，不仅能够在三频、四频和GPRS设备上工作，还具有10级多时隙和级4编码能力，结构紧凑，能够满足各种工业应用的模块尺寸需求。（4）人机交互。人机交互终端是设备和用户的信息交互的平台，硬件主要包括了时钟、显示屏。状态指示灯以及语音提示等，良好的人机交互设计能够增加用户的依赖性。因此时钟芯片可以选择美国的DS1302芯片，有着高性能和低功耗的特点；液晶屏则使用OCM1264，因为自带中英文字库，便于软件的开发和日常的操作；语音提示则使用HMA-TTS运营合成模块，具有体积小、音质好、功耗低且无需外部辅助电路等优势，满足了智能家居的基本要求。

三、结论

随着科学技术的不断发展以及大量地引进了国外的先进设备，电子设备逐渐融入了我们生活的方方面面，给我们的生活和工作带来了极大的便利，尤其是进入21世纪以来，智能家居、医疗、交通和养老等智能化理念的出现，使大众的思维方式也发生了巨大的变化。面对迅速发展的时代，智能生活不仅是大众对于精神层次的更高追求，也是未来发展的必然趋势。

参考文献

[1]张傲.智能家居防火系统算法改进[J].数字技术与应用,2016,(4):118-118.

[2]刘嘉璐.谈智能家居发展面临的问题及解决方案[J].山西建筑,2016,(4):257-258.

[3]李丽.物联网产业发展存在问题与解决对策[J].中国高新技术企业评价,2016,(7):7-8.

作者：邹国平

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